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【摘要】随着生成式人工智能（Generative Artificial Intelligence，GAI）技术的飞速发展，教育领域正经历前所未有的变革。本文以高中信息技术课程的程序设计教学为例，首先概述生成式人工智能的基本概念，随后分析其在高中信息技术课中应用的可行性，接着展示具体的生成式人工智能赋能程序设计教学案例，并提出生成式人工智能的应用原则。通过分析生成式人工智能对高中信息技术学科的赋能，旨在为高中信息技术教学提供一点思路和方法。

【关键词】高中；生成式人工智能；信息技术；教学案例；应用原则

一、生成式人工智能概述

2022年11月，生成式人工智能领域迎来了一项震撼全球的发布——ChatGPT模型。作为一种先进的人工智能系统，相较于传统的人工智能技术，ChatGPT能够自主“创造”出全新内容，它通过深度学习大量数据并不断自我迭代，运用自然语言处理（NLP）和计算机视觉（CV）等先进技术，对数据进行细致的分析和理解，从中提取关键信息，最终创作出高质量且富有创意的文本、图像、声音、视频乃至代码片段等新内容。

目前，生成式人工智能的大型模型已在文本生成、图像创作、音乐制作以及程序代码生成等多个领域得到了广泛应用。对于教育行业而言，生成式人工智能的兴起带来了前所未有的机遇与挑战。它有望为教育内容的创作、个性化学习方案的制定以及教学方法的创新提供强大的技术支持，但同时也对教师的角色定位、教学模式的转变以及教育资源的分配提出了新的要求。

二、生成式人工智能赋能高中信息技术课的可行性分析

高中信息技术教师面临的普遍困境包括：（1）他们的工作既繁重又复杂，不仅需确保信息技术课程的顺利进行，还需同时肩负学校网络维护、电教设备修理及信息化管理等多重职责。（2）由于各校信息技术教师人数较少，且校际间的交流与合作机会稀缺，因此可共享的教学资源也十分有限。幸运的是，生成式人工智能的兴起为破解这些困境带来了前所未有的良机。

（一）生成式人工智能能够辅助教师高效地完成备课工作

以文小言（原名文心一言）为例，教师只需将教学目标、重难点、教学思路及教学时长等信息输入给文小言，它便能自动生成该课程的教学设计框架。教师随后可在此框架基础上，进行进一步的完善，融入个人的具体教学方法和实施案例等内容。定稿后，将其文档上传至百度AI文档助手，进行PPT模板的选择后，即可轻松生成相应的PPT文件。高效的备课方式，极大缩短了教师的备课时长。

（二）生成式人工智能能协助教师更好地开展个性化分层教学

以Python教学为例，在传统教学模式下，教师往往只能统一讲解语法、展示相同案，但高一学生来自不同的初中，在Python掌握程度上存在显著差异。部分学生对Python语法已颇为熟悉，其中不乏能独立开发简单工具软件的学生；然而，也有相当部分学生连基本的输入输出语句都不会。同时，在编程实践中，对学生的语法问题也无法逐一检查，这成为了编程教学中的一大难题。

生成式人工智能的兴起，为解决此类问题提供了新的契机。它能够自动识别程序代码中的一般语法错误，并且通过交互式提问引导学生不断完善程序。对于基础扎实的学生，生成式AI还能支持他们对程序的语法或算法进行自主探索。

（三）生成式人工智能能够为教师提供丰富多样的教学资源

高中信息技术教师事务工作多而杂，他们也难以抽出大量时间去筛选和吸纳互联网上海量且庞杂的课程资源。表现在教学上，课程资源相对匮乏，生成式人工智能的出现，让教师获取精确且个性化的教学资源更加便捷，学生也拥用更多元、更丰富的探究学习机会，使学习方式变得更加灵活多变。

（四）生成式人工智能能够激发学生的学习兴趣和学习主动性

在Python教学过程中，传统讲授式课堂往往侧重于语法讲解和代码演示，却忽视了学生自主体验的重要性，这往往导致学生学习兴趣匮乏。而生成式人工智能的融入，不仅能有效点燃学生的学习热情，增强学习动力，还能激励学生主动探索，享受编程学习的乐趣。通过不断完善代码，学生能在实践中获得满满的成就感。此外，生成式人工智能还能依据学生的学习需求和兴趣，智能推送适宜难度的编程练习，并提供即时反馈。尤为值得一提的是，通过聊天模式的互动，学生参与感更强，能更好的激发他们的学习兴趣和学习主动性。

三、生成式人工智能赋能Python程序设计课例分析

作为站在高中最前沿的信息技术学科教师，我们亟需探索如何有效利用生成式人工智能为信息技术课堂增添助力。接下来，我从课前准备、课堂及课后三个维度，结合高中信息技术必修一第四章第四小节“运用循环结构描述问题求解过程”的教学内容，探讨生成式人工智能的具体应用，旨在抛砖引玉，激发更多创新思路。

（一）课前准备：生成式人工智能助力教学设计

对本单元教学内容分析：使用程序设计语言实现简单算法，通过解决实际问题，体验循环结构设计的基本流程，掌握程序调试与运行的方法。能应用循环结构描述问题求解的过程。

据教学内容，以“文心一言”大模型为平台，完成教学设计。完成方式，借助“文心一言”的提示词功能，提示词的设计主要包含：角色，任务，要求，目标等4个方面。

提示词1：你是一名高中信息技术，请你完成一份教学设计，时长40分钟，“针对广东教育版《普通高中教科书信息技术必修1数据与计算》第四章第4节‘运用循环结构描述问题求解过程’教学内容”。生成结果（部分）图1示：

而后，教师把这份教学设计进行个性化的修改，文档上传至“文心一言”AI助手，即可生成PPT初稿，最后，据教学实际修改PPT为自己所需。

（二）课中：生成式人工智能成为教师的得力助手

1.生成式人工智能完善算法

课堂导课后，创设一个简单的问题场景，如计算1到100的累加和，引导学生思考如何用已学知识解决，并用自然语言描述写出“1到100的累加和”的算法，最后与“文心一言”生成的算法做比对，进而完善自己的算法

提示词2：你是一个高中生，用自然语言描述“1到100的累加和”的算法。生成结果图2示：

2.生成式人工智能协助学生自主修正程序

任务布置：让学生据算法分别用For循环、while写出“计算1到100的累加和”代码，并比较之间的语法格式和使用方法。二种结构的代码分别发给“文心一言”修改，结果（部分）图3示：

“文心一言”能够智能识别语法错误，并自动为代码添加详尽的注释，逐一阐释每行代码的功能与作用。在此基础上，它还会进一步优化代码，并给出更为简洁高效的实现方式，学生能更深刻地领悟代码的内在含义与目的。相较于传统教学中老师逐行讲解代码的方式，“文心一言”的应用极大提升了学习效率，同时显著激发了学生的学习积极性。

（三）课后：生成式人工智能赋能教学评价与拓展提升

1.生成式人工智能助力学有余力的学生自主探究

“文心一言”的互动，让学有余力的学生能按自身需求逐步深入追问，直至他们的问题得到圆满解决。在课后的自主探究中，遇到难以理解的代码或函数，学生可以使用“函数解释”这一提示词。该提示词会详尽地阐述所用函数语句的具体功能、所需参数及其使用方法，从而帮助学生更好地理解和掌握函数语句。如，对上面求1-100的累加和，发出“函数解释”后的反馈如图4示：

2.生成式人工智能成为检测学习情况的重要工具

在课后延展环节，生成式人工智能能够生成一系列具有针对性的巩固练习，有效促进学练结合，帮助学生巩固所学知识。以1到100的累加和学习为例。可以自助生成练习。

提示词3：你是一个高中信息教师，为刚才的教学设计布置一些程序练习。生成结果图5示：

教师也可以将本课的教学内容及教学设计文档上传至平台，生成相应的作业或测试题。

结语

生成式人工智能在教育领域的广泛应用与赋能，被视为教育行业未来发展的必然趋向，预示着其在多方面将带来革命性的变革。但是，在推动生成式人工智能赋能教与学的过程中，我们必须谨守一些应用原则：如合规性，确保生成内容的使用合法合规，严格避免任何可能侵犯个人隐私或版权的行为；批判性，鉴于生成内容中可能存在的错误与虚假信息，使用者需具备敏锐的辨别力与批判性思维，以审慎态度对待；适度性，教师在课堂的主导地位不可动摇，应合理控制对生成式技术的依赖，避免过度使用而削弱教育的本质与深度。

参考文献：

[1]朱新麒.生成式人工智能在高中信息技术教学中的应用探究—以“探秘人工智能之用人工智能写人工智能”为例略[J].中国信息技术教育，2024（6）：41-44.

[2]梅香香，蔡小丹，朱阳燕，等.生成式人工智能模型应用于编程教学的创新与实践[J].电脑知识与技术，2024（5）：1432-34.

[3]曹天杰，鲍宇.基于生成式人工智能技术的网络安全教学实践[J].科教文汇，2024（15）：77-81.

[4]李艳.生成式人工智能在高中人工智能教学中的应用研究[J].教育传播与技术，2024（3）：57-65.

[5]马学敏，李刚.生成式人工智能在高中信息技术教学中的应用—以《算法与程序实现》单元为例[J].现代教育装备，2024（5）：15-17.

[6]陈琳.生成式生成式人工智能在中学地理教学中的应用路径初探[J].中学地理教学参考，2023（12）：15-20.

[7]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[8]柯清超，马秀芳.现代教育技术应用（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2016.

责任编辑 林艺颖